(57)【要約】本発明は、バッテリセルの電気的に固定された接続のための基板（１）に関し、この基板（１）は非導電性材料から部分的に形成され、この基板（１）は第１の側面（２）における少なくとも２つの導電性および熱伝導性の接触部（７）と、第２の側面（１５）における少なくとも１つの導電性および熱伝導性の接触部（７）とを有し、第１の側面（２）には導電性および熱伝導性の接続部（９）が配置され、この接続部（９）は第１の側面（２）において接触部（７）を互いに導電的および熱伝導的に接続し、第１の側面（２）の接触部（７）の各々に電気ヒューズが割り当てられ、接続部（９）はこの接触部（７）に割り当てられた電気ヒューズを介して各接触部（７）に接続される。本発明によると、接続部（９）は、導電性の貫通素子を介して基板（１）の非伝導性材料を通じて基板（１）の第２の側面（１５）の少なくとも１つの接触部（７）に導電的に接続されることで、基板の第１の側面（２）の各接触部（７）が少なくとも１つの電気ヒューズによって、基板（１）の第１の側面（２）の互いの接触部（７）および基板（１）の第２の側面の各接触部（７）に対して固定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリセル（２１）の電気的に固定された接続のための基板（１）であって、
前記基板（１）は非導電性材料から部分的に形成され、
前記基板（１）は第１の側面（２）における少なくとも２つの導電性および熱伝導性の接触部（７）と、第２の側面（１５）における少なくとも１つの導電性および熱伝導性の接触部（７）とを有し、
前記第１の側面（２）には導電性および熱伝導性の接続部（９）が配置され、前記接続部（９）は前記第１の側面（２）において前記接触部（７）を互いに導電的および熱伝導的に接続し、
前記第１の側面（２）の前記接触部（７）の各々に電気ヒューズが割り当てられ、前記接続部（９）はこの接触部（７）に割り当てられた電気ヒューズを介して各接触部（７）に接続され、
前記接続部（９）は、導電性の貫通素子（１８）を介して前記基板（１）の前記非伝導性材料を通じて前記基板（１）の前記第２の側面（１５）の前記少なくとも１つの接触部（７）に導電的に接続されることで、前記基板の前記第１の側面（２）の各接触部（７）が少なくとも１つの電気ヒューズによって、前記基板（１）の前記第１の側面（２）の互いの接触部（７）および前記基板（１）の前記第２の側面の各接触部（７）に対して固定されることを特徴とする、基板（１）。
【請求項２】
前記基板（１）の前記第１の側面の各接触部（７）は、前記基板（１）の前記第１の側面の非導電性部によって前記接続部（９）から分離され、かつ前記非電気性部を通る導体トラックによって前記接続部（９）に接続されており、前記導体トラック（１０）がそれぞれの前記接触部（７）に割り当てられた前記ヒューズとして働くように前記導体トラック（１０）が寸法決めされることを特徴とする、請求項１に記載の基板（１）。
【請求項３】
前記接続部（９）は、前記基板（１）の前記第１の側面（２）における平面状の導電性および熱伝導性の層として形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の基板（１）。
【請求項４】
前記接続部（９）は、互いに導電的および熱伝導的に接続された導体トラックの複合体として形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の基板（１）。
【請求項５】
各導体トラックは、接触部（７）を封入する閉じた導体ループとして構成されることを特徴とする、請求項４に記載の基板（１）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの接触部（７）が前記基板（１）の前記第２の側面において、前記基板（１）の前記第２の側面（１５）の平面状の導電性および熱伝導性の接続領域および接触領域（１６）に配置されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項７】
前記第１の側面（２）の前記接続部（９）は、前記非導電性材料を通じて前記第２の側面の前記接続領域および接触領域（１６）に導電的および熱伝導的に接続されることを特徴とする、請求項６に記載の基板（１）。
【請求項８】
前記第１の側面（２）の各接触部（７）の周りに、複数の貫通素子（１８）が前記接触部（７）から均一に間隔を置かれて配置されることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの貫通素子（１８）は、前記非伝導性材料を通る貫通穴（１１）の内側端縁に配置されることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１０】
前記基板（１）の前記第１の側面（２）および／または前記第２の側面（１５）における前記接触部（７）は、それぞれ前記基板（１）の前記第１の側面または前記第２の側面の表面によって定められる面に対して隆起していることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１１】
前記接触部（７）が隆起した接触点を有することを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１２】
前記基板（１）は可撓性であることを特徴とする、請求項１〜１１の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１３】
前記基板（１）は前記非伝導性材料の中に導電性および熱伝導性材料から形成された平面状のコア（１２）を有し、
前記貫通素子（１８）は前記コア（１２）を通って延在し、かつ前記コア（１２）から電気的に絶縁されることで、前記貫通素子（１８）によって前記第１の側面の前記接触部（７）と前記第２の側面の前記接触部（７）との導電性および熱伝導性の接続が行われ、かつ前記コア（１２）を通じて熱流が収集されて前記基板（１）から放散され得ることを特徴とする、請求項１〜１２の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１４】
前記コア（１２）は少なくとも部分的に前記基板（１）の端縁の外に導かれるか、または前記端縁において露出されることを特徴とする、請求項１３に記載の基板（１）。
【請求項１５】
セル配置（３）を有するバッテリ（２０）であって、
前記セル配置（３）は電気的および熱的な直列回路および並列回路において互いに導電的および熱伝導的に接続された複数のバッテリセル（２１）を含み、
前記セル配置（３）は少なくとも２つのバッテリ部（２２）を含み、各バッテリ部（２２）は並列に電気的に接続された複数のバッテリセル（２１）からなり、
各バッテリセル（２１）は正の端部端子および負の端部端子を有し、前記バッテリ部（２２）の前記バッテリセル（２１）は、それぞれの前記バッテリ部（２２）の前記バッテリセル（２１）のすべての前記正の端部端子が共通の正の接触面に位置し、かつそれぞれの前記バッテリ部（２２）の前記バッテリセル（２１）のすべての前記負の端部端子が共通の負の接触面に位置するように整列され、
前記バッテリ部（２２）は互いに隣接して配置され、
各場合にバッテリ部（２２）の正の接触面は隣接して配置されたバッテリ部（２２）の負の接触面に面し、
前記接触面は互いに平行に整列され、
少なくとも２つの連続するバッテリ部（２２）の間に、第１の側面（２）および第２の側面（１５）を有する少なくとも部分的に導電性および熱伝導性の接続プレートが配置され、前記接続プレートは各場合に前記第１の側面（２）および前記第２の側面（１５）に少なくとも１つの熱伝導性および導電性の接触部（７）を有し、
前記第１の側面（２）の前記少なくとも１つの接触部（７）に接続された前記端部端子は前記接続プレートを介して互いに導電的および熱伝導的に接続され、
前記第２の側面（１５）の前記少なくとも１つの接触部（７）に接続された前記端部端子は前記接続プレートを介して互いに導電的および熱伝導的に接続され、
前記第１の側面（２）の前記少なくとも１つの接触部（７）に接続された前記端部端子は前記接続プレートを介して前記第２の側面（１５）の前記少なくとも１つの接触部（７）に接続された前記端部端子に導電的および熱伝導的に接続され、
前記接続プレートは、請求項１〜１４の何れか一項に記載の基板（１）として構成されることを特徴とする、バッテリ（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリセルの電気的に固定された接続のための基板に関し、この基板は非導電性材料から部分的に形成され、この基板は第１の側面における少なくとも２つの導電性および熱伝導性の接触部と、第２の側面における少なくとも１つの導電性および熱伝導性の接触部とを有し、第１の側面には導電性および熱伝導性の接続部が配置され、この接続部は第１の側面において接触部を互いに導電的および熱伝導的に接続し、第１の側面の接触部の各々に電気ヒューズが割り当てられ、接続部はこの接触部に割り当てられた電気ヒューズを介して各接触部に接続される。
【背景技術】
【０００２】
当該技術の水準から、バッテリ内のバッテリセルは基板を介して互いに電気的および熱的に接続され得ることが公知である。こうした基板は、いくつかのバッテリセルを導電的および熱伝導的に直列および並列に接続するために好適であり得る。このことは、電流および熱流がバッテリ内にできる限り均一に分散されることを可能にする。こうした基板は、少なくとも１つのヒューズを有してもよい。よってバッテリセルは、基板によって互いに対して電気的に固定され得る。このことは、バッテリセルの抵抗が故障のために破壊されて、このバッテリセルに過剰な高電流が流れたときに特に有利である。この場合は、基板の接触部に割り当てられた電気ヒューズが起動し、この接触部はバッテリの正の端部端子または負の端部端子に導電的および熱伝導的に接続される。結果として、欠陥バッテリセルは電気的に絶縁され、バッテリの内側の他のバッテリセルは過剰な電流から保護される。
【０００３】
先行技術の基板は、基板の一方の側面の接触部に導電的および熱伝導的に接続されたバッテリセルを互いに電気的に固定するために好適であるように構成される。接触部は基板の第１の側面の接続部に対してのみ固定されるため、基板の第１の側面の接触部は基板の第２の側面の接触部に対して電気的に固定されない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって本発明は、基板の第２の側面の接触部に対する基板の第１の側面の接触部のための電気ヒューズを提供する基板を提供するという目的に基づくものである。この目的は前述のタイプの基板によって解決され、本発明によると接続部は、導電性貫通素子を介して基板の非導電性材料を通じて基板の第２の側面の少なくとも１つの接触部に導電的に接続されることで、基板の第１の側面の各接触部が少なくとも１つの電気ヒューズによって、基板の第１の側面の互いの接触部および基板の第２の側面の各接触部に対して固定される。結果的に、すべての接触部の電気的保護が提供される。本発明による配置によって、基板に不必要に多数のヒューズを提供する必要がなくなる。特に本発明による配置は、基板の第１の側面および第２の側面の接触部を互いに接続する伝導性貫通素子をヒューズとして寸法決めすることを必要としない。非導電性材料は好ましくは平面状であり、接触部の間に配置される。本発明によると、非導電性材料は、基板または回路基板に使用される一般的な基層材料でできていてもよい。導電性および熱伝導性の接触部、導電性および熱伝導性の接続部、ならびに導電性および熱伝導性貫通素子は、好ましくは金属でできている。ここでは銅が特に好ましい。銅は特に良好な導電率および熱伝導率を有するために有利である。当業者に公知の回路基板の製造方法を用いて、合理的な価格で基板を製造できる。
【０００５】
本発明の特定の設計によると、基板の第１の側面の各接触部は、基板の第１の側面の非導電性部によって接続部から分離され、かつ非導電性部を通る導体トラックによって接続部に接続されており、導体トラックがそれぞれの接触部に割り当てられたヒューズとして働くように導体が寸法決めされる。本発明によると、非導電性部は接触部の周りに円形に配置されてもよく、そこを導体経路が接触部から接続部まで通っている。ヒューズは、過剰な高電流が接触領域の中または外に導かれることを防ぐ。
【０００６】
ヒューズは好ましくは導電性および熱伝導性材料によって形成され、過剰な電流によって焼損または損傷するようなやり方で寸法決めされる。過剰な電流が接触部を流れた場合にヒューズが起動することを確実にするために、ヒューズの導電性および熱伝導性材料は十分に小さい伝導断面を有する必要がある。本発明によると、ヒューズの最大熱伝導度を確実にするために好適な最大伝導断面を有するようにヒューズが寸法決めされるべきであり、これによって最大伝導断面はバッテリセルの故障の場合にヒューズが起動することを確実にする最大伝導断面によって制限される。
【０００７】
接続部は、好ましくは基板の第１の側面における平面状の導電性および熱伝導性の層として形成される。接続部が平面層として形成されるとき、それは非常に高い導電率および熱伝導率を有するため、基板の第１の側面における接触部の間に電流および熱流を分散させるために特に好適である。代替的に、接続部は互いに導電的および熱伝導的に接続された導体トラックの複合体として構成され得る。導体トラックの複合体の利点は、接続部に用いる必要のある導電性および熱伝導性材料が少なくなることである。基板上には、非伝導性材料に配置され得る他の構成要素のための付加的な空間が残る。
【０００８】
接続部が互いに導電的および熱伝導的に接続された導体トラックの複合体として構成されるとき、好ましくは各導体トラックは接触部を封入する閉じた導体ループとして構成される。好ましくは導体ループは円形である。しかし、導体ループがたとえば楕円形、矩形、または骨形などの円形とは異なる形状を有することも可能である。
【０００９】
少なくとも１つの接触部が基板の第２の側面において、基板の第２の側面の平面状の導電性および熱伝導性の接続および接触領域に配置されることが有利である。基板の第２の側面の接続領域および接触領域が平面層として形成されるとき、それは非常に高い導電率および熱伝導率を有するため、基板の第２の側面における接触部の間に電流および熱流を分散させるために特に好適である。しかし、接続領域および接触領域は異なる態様でも構成され得る。よって、基板の第１の側面の接続部および接触部に対する鏡像として配置された接続部および接触部を第２の側面が有するような構成も可能である。本発明によると、基板の第２の側面における各接触部にもヒューズが割り当てられ得る。しかし、基板の第２の側面の少なくとも１つの接触部におけるヒューズは絶対的に必要なものではない。なぜなら、故障の場合に基板に電気的および熱的に接続されたバッテリセルを適切に保護するためには、基板の第１の側面に配置されたヒューズで十分であることが明らかになったからである。この理由から、平面状の接続領域および接触領域を有する本発明の構成が好ましく、ここで接触部は特定の方式で接続領域および接触領域から分離されない。
【００１０】
本発明の特定の構成によると、第１の側面の接続部は、非導電性材料を通じて第２の側面の接続領域および接触領域に接続される。よって、基板の第１の側面の接続部は、接触素子を介して導電性および熱伝導性の方式で第２の側面の接触領域に直接接続される必要はない。代わりに、第１の側面の接続部と第２の側面の接続領域および接触領域との間に導電性および熱伝導性の接続が存在してもよい。接続領域および接触領域によって、電流および熱流が基板の第２の側面の少なくとも１つの接触部に伝導され得る。
【００１１】
本発明のさらなる構成によると、基板の第１の側面の各接触部の周りに、複数の貫通素子が接触部から均一に間隔を置かれて配置される。いくつかの貫通素子を提供することによって、電流および熱流が基板の第１の側面から基板の第２の側面に特に良好に伝導され得ることが示されている。基板の第１の側面の接続部における接触部の近くに貫通素子が配置されることが有利であることが見出されている。接触部の周りに貫通素子が円形に配置されることが特に好適である。６から１２の数の貫通素子が特に有利であることが見出されている。
【００１２】
本発明によると、少なくとも１つの貫通素子は、非伝導性材料を通る貫通穴の内側端縁に配置され得る。この穴は円形であってもよいし、任意のその他の形状であってもよい。貫通素子は好ましくは金属層であり、本発明によると、この金属層は貫通穴の内側端縁に蒸着または印刷され得る。貫通穴は、非伝導性材料の中にドリリングまたはパンチングで作られ得る。しかし、貫通素子は異なる態様で構成されてもよく、特に必ずしも非伝導性材料を通る貫通穴に沿って配置されなくてもよい。たとえば、可能な構成に従って、貫通素子をリベット素子として非伝導性材料に挿入され得る。
【００１３】
本発明によると、接触部は基板の第１の側面および／または第２の側面において、それぞれ基板の第１の側面または第２の側面の表面によって定められる面に対して隆起し得る。隆起した接触部は、好ましくは平坦な表面を有するか、またはバッテリセルの端部端子の形状に適合された起伏形状を有する表面を有する。このことは、接触部とバッテリセルとの接触を改善する。好ましくは、接触部はそれぞれ基板の第１の側面の表面または第２の側面の表面によって定められる面から０．１ｍｍから０．３ｍｍ突出するようなやり方で構成される。
【００１４】
接触部が隆起した接触点を有することが有利である。接触点は、接触部と隣接するバッテリセルとの明確な導電性および熱伝導性接続を確立するために用いられ得る。
【００１５】
好ましくは基板は可撓性である。この目的のために、基板は可撓性および／または弾性の材料で作られ得る。たとえば、非導電性材料は弾性ポリマーでできていてもよい。非導電性材料はポリイミドから形成でき、このポリイミドは好ましくはカプトン（登録商標）である。カプトンは化学的抵抗性が高く、非常に高い破壊電界強度を有する。接触部と、基板の第１の側面の接続部と、基板の第２の側面の接続領域および接触領域と、少なくとも１つの貫通素子とが作られる、基板に適用される導電性および熱伝導性材料は、もし金属であれば十分な可撓性を有する。しかし、基板が曲げられたときに金属が損傷を受けて基板の部分が減少したり導電性および熱伝導性を失ったりし得ないように、適用される金属の量が定められるべきである。
【００１６】
本発明のさらなる実施形態によると、基板は非伝導性材料の中に導電性および熱伝導性材料から形成された平面状のコアを有し、貫通素子はこのコアを通って延在し、かつコアから電気的に絶縁されることで、貫通素子によって第１の側面の接触部と第２の側面の接触部との導電性および熱伝導性の接続が行われ、かつコアを通じて熱流が収集されて基板から放散され得る。この基板がバッテリ内のバッテリセルの間に提供されるとき、電流および熱流はバッテリ上に分散され得るだけでなく、コアによって収集され得る。このことは、熱流を基板の外すなわちセル配置の外に伝導することを可能にする。本発明によると、コアは基板の端縁の外に導かれ得るか、または端縁において露出され得る。コアが基板のいくつかの端縁において外に導かれるか、または露出されることも可能である。コアが基板の外に導かれるとき、コアは基板の外に導かれた領域において熱伝導性の熱放散素子を形成し得る。代替的に、コアは熱伝導性の熱放散素子に電気的および熱的に接続されるために好適であり得る。熱放散素子はヒートシンクに接続され得ることで、基板からの多くの熱流がコアを介して放散され得る。
【００１７】
特に好ましくは、基板を冷却するために基板内に少なくとも１つの冷却ラインが提供される。冷却ラインは、基板によって形成される面において基板を通り得る。本発明によると、基板内にいくつかの冷却ラインが提供され得る。冷却ラインは本発明による基板のコアを通り得る。
【００１８】
好ましくは、導体トラックの複合体の上、または基板の第１の側面の平面状の導電性および熱伝導性の層ならびに／もしくは基板の第２の側面の被覆の上に、少なくとも１つの付加的な接触が提供される。こうした接触は、バッテリセルによって接触されることが意図されていない。たとえば基板に加えられた電圧を測定できるように、こうした接触にバッテリ管理システムを接続できる。
【００１９】
好ましくは、基板上に少なくとも１つのさらなる接触が提供される。このさらなる接触は、たとえば基板上に装着されるか、または基板内に提供される測定デバイスに接続され得る。この測定デバイスは温度センサであってもよい。本発明によると、基板上に提供された測定デバイスの読み取りおよび／または制御に用いられ得るバスシステムを接続するためにも接触を使用できる。
【００２０】
本発明はさらにセル配置を有するバッテリに関し、セル配置は電気的および熱的な直列回路および並列回路において互いに導電的および熱伝導的に接続された複数のバッテリセルを含み、セル配置は少なくとも２つのバッテリ部を含み、各バッテリ部は並列に電気的に接続された複数のバッテリセルからなり、各バッテリセルは正の端部端子および負の端部端子を有し、バッテリ部のバッテリセルは、それぞれのバッテリ部のバッテリセルのすべての正の端部端子が共通の正の接触面に位置し、かつそれぞれのバッテリ部のバッテリセルのすべての負の端部端子が共通の負の接触面に位置するように整列され、バッテリ部は互いに隣接して配置され、各場合にバッテリ部の正の接触面は隣接して配置されたバッテリ部の負の接触面に面し、接触面は互いに平行に整列され、少なくとも２つの連続するバッテリ部の間に、第１の側面および第２の側面を有する少なくとも部分的に導電性および熱伝導性の接続プレートが配置され、この接続プレートは各場合に第１の側面および第２の側面に少なくとも１つの熱伝導性および導電性の接触部を有し、第１の側面の少なくとも１つの接触部に接続された端部端子は接続プレートを介して互いに導電的および熱伝導的に接続され、第２の側面の少なくとも１つの接触部に接続された端部端子は接続プレートを介して互いに導電的および熱伝導的に接続され、第１の側面の少なくとも１つの接触部に接続された端部端子は接続プレートを介して第２の側面の少なくとも１つの接触部に接続された端部端子に導電的および熱伝導的に接続される。本発明によると、バッテリは接続プレートとして上述のとおりに構成された基板を有する。
【００２１】
バッテリは、各バッテリ部にいくつかのバッテリセルを含む。好ましくは、バッテリセルは円形のセルである。これらは機械的応力に対して特に抵抗力があることが実証されている。
【００２２】
バッテリセルは正の端部端子および負の端部端子を有し、正の端部端子は正の接触面にあり、負の端部端子は負の接触面にある。正の端部端子または負の端部端子とは、それぞれバッテリセルの正極または負極として理解されるべきである。正の接触面および負の接触面は、互いに平行に整列される。
【００２３】
基板の接触部は、バッテリセルの正の端部端子および負の端部端子に導電的および熱伝導的に接続される。正の端部端子は、基板を介して互いに導電的および熱伝導的に接続される。負の端部端子も、基板を介して互いに電気的および熱的に接続される。加えて、正の端部端子および負の端部端子は、基板を介して互いに導電的および熱伝導的に接続される。こうした配置の利点は、基板によって電流および熱流がセル配置全体に分散され得ることである。本発明による基板によって、セル配置内のバッテリセルが互いに対して電気的に保護されることが確実になる。
【００２４】
本発明によると、第１のバッテリ部の接触面の第１の端部端子が、第２のバッテリ部の接触面の第２の端部端子に直接対向して配置されることで、バッテリ部のすべてのバッテリセルが隣接バッテリ部のバッテリセルと整列して配置されるように、バッテリセルが配置され得る。よって、いくつかのバッテリ部のバッテリセルのグループが列をなして配置される。
【００２５】
好ましくは、バッテリ部の正の端部端子が、隣接バッテリ部の負の端部端子に直接導電的および熱伝導的に当接する。したがって、直接隣接するバッテリセルが基板によって互いに分離されることなく、２つまたはそれ以上のバッテリセルが直列接続される。セルアレイ内に少数の基板しかなくてもバッテリ内の電流および熱流の十分な分散が可能であるとき、こうした構造が提供され得る。これが当てはまるかどうかは、バッテリセルの容量およびその他の特性によって大部分が定められる。
【００２６】
バッテリの２つの外側接触面に位置する端部端子によって、バッテリ正極およびバッテリ負極が定められることが好ましく、バッテリ正極およびバッテリ負極にはそれぞれの圧力プレートが配置され、これらの圧力プレートは張力素子を介して互いに接続されることによって、少なくとも１つの基板に隣接するバッテリセルを少なくとも１つの基板に押し付ける。
【００２７】
これによって、セル配置内の構成要素はともに加圧される。圧力プレートは、バッテリセルの各々に圧力を働かせる。本発明によると、圧力プレートはバッテリ正極またはバッテリ負極においてバッテリセルに直接圧力を働かせ得る。このことは、バッテリセルの正の端部端子または負の端部端子に直接圧力プレートを適用することを可能にする。代替的に、圧力プレートはバッテリ正極またはバッテリ負極においてバッテリセルに間接的に接触力を働かせることもできる。たとえば本発明によると、圧力プレートとバッテリセルとの間に付加的な層が提供されてもよい。この付加的な層は、非導電的および／または弾性的に構成されてもよい。
【００２８】
本発明によると、圧力プレートは平面状であり得るが、異なる構成の圧力プレートも可能である。張力素子は各々圧力プレートに接続される。ここで張力素子は、圧力プレートに張力を働かせるようなやり方で圧力プレートの間でクランプされる。この張力によって、圧力プレートはすでに説明した接触力をセル配置に働かせ得る。接触力は、バッテリ内のセル配置のすべてのバッテリ部に伝達される。したがって、接触力によって２つの電気的および／または熱的に接触する素子の間の面積が拡大し得るため、バッテリセルはセル配置内の少なくとも１つの基板と特に良好に接触する。
【００２９】
張力素子はロッド、チューブ、またはその他の伸長した素子の形であり得る。好ましくはロッドは金属でできており、特に鋼でできている。代替的に、ロッドは特に安定な可塑性材料または複合材料で作られ得る。
【００３０】
圧力プレートは金属プレートとして構成されることが有利である。金属プレートは十分に安定しているため、張力素子からセル配置に張力が伝達され得る。所望の張力によって、異なる厚さの金属プレートが作製され得る。高張力が望まれるときは、金属プレートを特に厚くする必要がある。好ましくは金属プレートは３〜２０ｍｍの厚さであり、最も好ましくは５ｍｍの厚さである。本発明によると、金属プレートは銅、アルミニウム、またはその他の熱伝導性が非常に高い材料で形成され得る。代替的に、金属の圧力プレートを作らないことが可能である。つまり、本発明によると圧力プレートは硬質プラスチックでできていてもよい。
【００３１】
好ましくは、張力素子は圧力プレート内の張力素子穴に通され、張力素子は張力素子穴にボルト留めされ、かつ／またはナットによって圧力プレートにボルト留めされる。ネジ山による接続は、圧力プレートに張力素子が働かせる張力の正確な調整を可能にする。しかし本発明によると、張力素子が圧力プレートに張力を働かせるようなやり方で張力素子を張力素子穴に固定するために、他の固定手段も使用され得る。
【００３２】
セル配置は、本発明による熱伝導性ハウジングに封入され得る。ハウジングは熱伝導性であるため、ヒートシンクとしてセル配置から熱を吸収し、任意にはその熱を自身に熱伝導的に接続された他のヒートシンクに移すために好適である。前述の熱放散素子は、このハウジングに熱伝導的に接続され得る。ハウジングは好ましくは金属でできており、好ましくは鉄、アルミニウム、または金属合金でできている。こうしたハウジングは、セル配置を外部の影響から保護するために好適である。ハウジングは好ましくは２つの開口部を有し、その上に圧力プレートが置かれる。本発明によると、ハウジングは通気スロットとしての伸長した穴を含んでもよい。
【００３３】
本発明の実施のさらに有利な形が図面に示される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】基板の第１の側面から見た本発明による基板の概略的表現を示す図である。
【図２】基板の第２の側面から見た図１による基板の概略的表現を示す図である。
【図３】貫通穴を有する図１および図２による基板の概略的表現を示す断面図である。
【図４】基板を有する本発明によるバッテリのセル配置の概略的表現を示す図である。
【図５】図４によるバッテリのセル配置の一部分の概略的表現を示す断面図である。
【図６】ハウジングを有する図４および図５によるバッテリの概略的表現を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、基板の第１の側面２から見た本発明による基板１の概略的表現を示す。これはセル配置３の一部としての基板１であり、セル配置３は第１のセルレベル４および第２のセルレベル５（図示せず）にオフセットに配置されたバッテリセルを有する。基板１は、７つの第１のセルレベル４および第２のセルレベル５を有するセル配置３に対して好適であり、ここではそれぞれ８つおよび７つのバッテリセルが第１のセルレベル４および第２のセルレベル５に配置される（図示せず）。基板１は張力素子穴６を有し、この張力素子穴６に張力素子（図示せず）が通り得る。
【００３６】
基板１は部分的に非導電性材料でできている。基板１の第１の側面において、非導電性材料に対する導電性および熱伝導性材料として銅が平面状の方式で適用される。銅材料はいくつかの接触部７を有する。これらの接触部７は、バッテリセルの端部端子に接触するために好適である。この目的のために、接触部７は隆起している。接触部７は、非導電性材料でできた絶縁部８によって接続部９から分離されている。接続部９は平面状である。接続部９は、接触部７を互いに導電的および熱伝導的に接続する。ヒューズとして寸法決めされた導電性および熱伝導性の導体トラック１０が各絶縁部８を通っている。これによって、接触部７は互いに対して電気的に固定される。
【００３７】
各絶縁部８の周り、よって各接触部７の周りに、いくつかの貫通穴１１が円形の形状で配置される。各貫通穴１１には貫通素子（図示せず）が配置され、これは貫通穴１１の中に配置される。貫通素子は銅でできており、基板１の第１の側面２の接続部９と、基板１の第２の側面（図示せず）とを導電的および熱伝導的に接続する。よって、バッテリセルから接触部７に流れる電流は、導体トラック１０および接続部を通って基板１の第２の側面に流れ得る。基板１の第１の側面２の接触部７は接続部９に対して電気的に固定されているため、これらの接触部７は基板１の第２の側面の接触部（図示せず）に対しても固定される。
【００３８】
基板１内には銅でできたコア１２が位置し、このコア１２は部分的に基板１の外側の領域に側方に延在する。基板１の外側のこれらの領域において、コア１２は熱放散素子１３を形成する。ここには４つの熱放散素子１３が示されており、その各々が第１の平面部１４を有する。各熱放散素子１３には、図示される視点からは見えない第２の平面部も存在する。
【００３９】
図２は、基板１の第２の側面１５から見た図１による基板１の概略的表現を示す。基板１の第２の側面１５には、接続領域および接触領域１６として形成された銅層が存在する。接続領域および接触領域１６には、バッテリセルの端部端子と接触するために好適な接触部７が配置される。各接触部７の周りには、いくつかの貫通穴１１が円形の形状で配置される。上述のとおり、図示されていない貫通素子は、基板１内の貫通穴１１の中に配置される。
【００４０】
ここには、各々が第１の平面部１４を有する４つの熱放散素子１３も示されている。加えて基板１の第２の側面には張力素子穴６が見られ、張力素子（図示せず）はこの張力素子穴６を通り得る。
【００４１】
図３は、貫通穴１１を有する図１および図２による基板１の概略的表現の断面図を示す。基板１は、非導電性の基層材料１７を含む。基層材料１７はコア１２を封入している。基板１の第１の側面２において、銅層が接続部９を形成する。基板１の第２の側面１５において、銅層が接続領域および接触領域１６を形成する。貫通穴１１は基板１を通る。貫通穴１１は接続部９ならびに接続領域および接触領域１６を通って走る。銅でできた貫通素子１８は、薄層として平面状の方式で貫通穴１１の端縁に適用される。貫通素子１８は、基層材料１７によってコア１２から電気的に絶縁される。しかし、熱流は基層材料１７を流れてコア１２を介して基板１から放散され得る。
【００４２】
図４は、基板１を有する本発明によるバッテリ２０のセル配置３の概略的表現を示す。セル配置３において、バッテリ部２２の中にいくつかのバッテリセル２１が隣り合って配置される。バッテリ部２２の中に配置されたバッテリセル２１は、並列接続される。バッテリセル２１の並列接続は、本発明によるいくつかの基板１によって可能にされる。このために、バッテリセル２１の端部端子は基板１に導電的および熱伝導的に接続される。基板１の各々は、２つのバッテリ部２２の間に配置される。各バッテリ部２２は７つのバッテリセル２１の高さを有する。隣接するバッテリ部２２のバッテリセル２１は、それらの間に配置された基板１によって直列接続される。よって、セル配置３のバッテリセル２１は並列および直列の両方で互いに接続される。
【００４３】
バッテリ正極２３およびバッテリ負極２４は、それぞれバッテリ２０のバッテリセル２１の正の端部端子および負の端部端子によって形成される。バッテリ正極２３およびバッテリ負極２４は、外側基板１に接続される。外側基板１は、バッテリセル２１の端部端子を導電的および熱伝導的に接続する。圧力プレート２５の各々は、外側基板１のバッテリ正極２３およびバッテリ負極２４からそれぞれ離れた方に面する側に配置される。圧力プレート２５は銅でできている。したがって、圧力プレート２５は特に高い熱伝導率を有する。圧力プレート２５は外側基板１から電気的に絶縁されているため、バッテリ２０の動作中にいかなる電流も運ばない。
【００４４】
圧力プレート２５は、張力素子２６によって互いに接続される。張力素子２６は、圧力プレート２５に張力を働かせるようなやり方で圧力プレート２５にネジ留めされる。これがセル配置３を圧縮する。特に、バッテリセル２１が基板１に押し付けられる。このことによってバッテリセル２１の端部端子と基板１との接触面積が増加することによって、電流および熱流がバッテリセル２１および基板１の間により良好に分散でき、よってセル配置３全体にわたってより良好に分散できる。このことは、バッテリ２０内の局所的熱的ホットスポットを回避する。さらに、本発明による張力素子２６および圧力プレート２５によって加圧されるセル配置３によって、本発明によるバッテリ２０は機械的応力に対する抵抗力が特に高い。
【００４５】
バッテリセル２１がセル配置３内に固定的に保持されることを確実にするために、バッテリセル２１はいくつかの位置決めプレート２７によって封入される。位置決めプレート２７は、形状嵌合する方式でバッテリ部２２にバッテリセル２１を封入する。バッテリセル２１の端部端子が基板１に正確に接触する必要があるため、ここでの位置決めプレート２７は基板１に近接して配置される。
【００４６】
基板１の各々はコア１２を有し、このコア１２は基板１の外に側方に導かれる。基板１の外側において、コア１２はそれぞれの熱放散素子１３を形成する。熱放散素子１３を介して、セル配置３から熱を放散できる。熱放散素子１３は、基板１の面に延在する第１の平面部１４と、基板１の面に対して直角に向けられた別の面に延在する第２の平面部２８とを有する。第２の平面部２８はハウジング（図示せず）またはヒートシンク（図示せず）との熱伝導性接続に好適であることによって、熱流は基板１からハウジングまたはヒートシンクへとそれぞれ放散され得る。
【００４７】
図５は、図４によるバッテリ２０のセル配置の一部分の概略的表現の断面図を示す。バッテリセル２１は、第１のセルレベル４および第２のセルレベル５に配置される。バッテリセル２１は、互いに直接的に隣接する。第２のセルレベル５の各々は、第１のセルレベル４よりも１つ少ないバッテリセル２１を有する。その結果として、外側通路部２９が得られる。この外側通路部２９に張力素子２６が通され得る。外側通路部２９は、可能な最小断面積のセル配置３にできる限り多くのバッテリセル２１を配置することを可能にする。たとえば、バッテリ部２２の端縁区域に張力素子２６を挿入するために、バッテリセル２１全体を取り除く必要はない。その代わりに、バッテリセル２１のみが第２のセルレベル５から取り除かれる。第２のセルレベル５から１つのバッテリセル２１を取り除いた結果として、２つの外側通路部２９が得られる。各外側通路部２９に１つまたはそれ以上の張力素子２６が通され得る。ここでは各外側通路部２９に１つの張力素子２６が通される。しかし、セル配置３の均一な安定化を達成するために、バッテリセル２１が配置されない内側通路部３０も提供される。この内側通路部３０に張力素子２６が通される。
【００４８】
バッテリセル２１は、位置決めプレート２７によってバッテリ部に封入される。位置決めプレート２７には張力素子穴６が設けられ、張力素子２６はこの張力素子穴６を通されて外側通路部２９および内側通路部３０に入る。
【００４９】
図６は、ハウジング３１を有する本発明によるバッテリ２０の概略的表現を示す。このハウジング３１は鉄でできており、基板１を有する本発明によるセル配置３を封入している。ハウジング３１の内側で熱放散素子１３がハウジング３１に接続され得ることによって、熱流がセル配置３からハウジング３１に放散され得る。ハウジング３１は、ヒートシンクの働きをする装着プレート３２に堅固に接続される。ハウジング３１の２つの端部は、圧力プレート２５によって閉じられる。圧力プレート２５は冷却フィン３３を有することによって、圧力プレート２５はハウジング３１の内側のセル配置３の冷却を助ける。圧力プレート２５には図示されない張力素子が通されて、ナット３４によって圧力プレート２５にネジ留めされる。
【符号の説明】
【００５０】
１．基板
２．基板の第１の側面
３．セル配置
４．第１のセルレベル
５．第２のセルレベル
６．張力素子穴
７．接触部
８．絶縁部
９．接続部
１０．導体トラック
１１．貫通穴
１２．コア
１３．熱放散素子
１４．熱放散素子の第１の平面部
１５．基板の第２の側面
１６．接続領域および接触領域
１７．基層材料
１８．貫通素子
２０．バッテリ
２１．バッテリセル
２２．バッテリ部
２３．バッテリ正極
２４．バッテリ負極
２５．圧力プレート
２６．張力素子
２７．位置決めプレート
２８．熱放散素子の第２の平面部
２９．外側通路部
３０．内側通路部
３１．ハウジング
３２．装着プレート
３３．冷却フィン
３４．ナット
【図１】
2019537209.tif 000003
【図２】
2019537209.tif 000004
【図３】
2019537209.tif 000005
【図４】
2019537209.tif 000006
【図５】
2019537209.tif 000007
【図６】
2019537209.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月3日(2018.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリセル（２１）の電気的に固定された接続のための基板（１）であって、
前記基板（１）は非導電性材料から部分的に形成され、
前記基板（１）は第１の側面（２）における少なくとも２つの導電性および熱伝導性の接触部（７）と、第２の側面（１５）における少なくとも１つの導電性および熱伝導性の接触部（７）とを有し、前記非導電性材料は平面状であり、かつ前記接触部（７）の間に配置され、
前記第１の側面（２）には導電性および熱伝導性の接続部（９）が配置され、前記接続部（９）は前記第１の側面（２）において前記接触部（７）を互いに導電的および熱伝導的に接続し、
前記第１の側面（２）の前記接触部（７）の各々に電気ヒューズが割り当てられ、前記接続部（９）はこの接触部（７）に割り当てられた電気ヒューズを介して各接触部（７）に接続され、
前記接続部（９）は、導電性の貫通素子（１８）を介して前記基板（１）の前記非伝導性材料を通じて前記基板（１）の前記第２の側面（１５）の前記少なくとも１つの接触部（７）に導電的に接続されることで、前記基板の前記第１の側面（２）の各接触部（７）が少なくとも１つの電気ヒューズによって、前記基板（１）の前記第１の側面（２）の互いの接触部（７）および前記基板（１）の前記第２の側面の各接触部（７）に対して固定されることを特徴とする、基板（１）。
【請求項２】
前記基板（１）の前記第１の側面の各接触部（７）は、前記基板（１）の前記第１の側面の非導電性部によって前記接続部（９）から分離され、かつ前記非導電性部を通る導体トラックによって前記接続部（９）に接続されており、前記導体トラック（１０）がそれぞれの前記接触部（７）に割り当てられた前記ヒューズとして働くように前記導体トラック（１０）が寸法決めされることを特徴とする、請求項１に記載の基板（１）。
【請求項３】
前記接続部（９）は、前記基板（１）の前記第１の側面（２）における平面状の導電性および熱伝導性の層として形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の基板（１）。
【請求項４】
前記接続部（９）は、互いに導電的および熱伝導的に接続された導体トラックの複合体として形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の基板（１）。
【請求項５】
各導体トラックは、接触部（７）を封入する閉じた導体ループとして構成されることを特徴とする、請求項４に記載の基板（１）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの接触部（７）が前記基板（１）の前記第２の側面において、前記基板（１）の前記第２の側面（１５）の平面状の導電性および熱伝導性の接続領域および接触領域（１６）に配置されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項７】
前記第１の側面（２）の前記接続部（９）は、前記非導電性材料を通じて前記第２の側面の前記接続領域および接触領域（１６）に導電的および熱伝導的に接続されることを特徴とする、請求項６に記載の基板（１）。
【請求項８】
前記第１の側面（２）の各接触部（７）の周りに、複数の貫通素子（１８）が前記接触部（７）から均一に間隔を置かれて配置されることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの貫通素子（１８）は、前記非伝導性材料を通る貫通穴（１１）の内側端縁に配置されることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１０】
前記基板（１）の前記第１の側面（２）および／または前記第２の側面（１５）における前記接触部（７）は、それぞれ前記基板（１）の前記第１の側面または前記第２の側面の表面によって定められる面に対して隆起していることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１１】
前記接触部（７）が隆起した接触点を有することを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１２】
前記基板（１）は可撓性であることを特徴とする、請求項１〜１１の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１３】
前記基板（１）は前記非伝導性材料の中に導電性および熱伝導性材料から形成された平面状のコア（１２）を有し、
前記貫通素子（１８）は前記コア（１２）を通って延在し、かつ前記コア（１２）から電気的に絶縁されることで、前記貫通素子（１８）によって前記第１の側面の前記接触部（７）と前記第２の側面の前記接触部（７）との導電性および熱伝導性の接続が行われ、かつ前記コア（１２）を通じて熱流が収集されて前記基板（１）から放散され得ることを特徴とする、請求項１〜１２の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１４】
前記コア（１２）は少なくとも部分的に前記基板（１）の端縁の外に導かれるか、または前記端縁において露出されることを特徴とする、請求項１３に記載の基板（１）。
【請求項１５】
セル配置（３）を有するバッテリ（２０）であって、
前記セル配置（３）は電気的および熱的な直列回路および並列回路において互いに導電的および熱伝導的に接続された複数のバッテリセル（２１）を含み、
前記セル配置（３）は少なくとも２つのバッテリ部（２２）を含み、各バッテリ部（２２）は並列に電気的に接続された複数のバッテリセル（２１）からなり、
各バッテリセル（２１）は正の端部端子および負の端部端子を有し、前記バッテリ部（２２）の前記バッテリセル（２１）は、それぞれの前記バッテリ部（２２）の前記バッテリセル（２１）のすべての前記正の端部端子が共通の正の接触面に位置し、かつそれぞれの前記バッテリ部（２２）の前記バッテリセル（２１）のすべての前記負の端部端子が共通の負の接触面に位置するように整列され、
前記バッテリ部（２２）は互いに隣接して配置され、
各場合にバッテリ部（２２）の正の接触面は隣接して配置されたバッテリ部（２２）の負の接触面に面し、
前記接触面は互いに平行に整列され、
少なくとも２つの連続するバッテリ部（２２）の間に、第１の側面（２）および第２の側面（１５）を有する少なくとも部分的に導電性および熱伝導性の接続プレートが配置され、前記接続プレートは各場合に前記第１の側面（２）および前記第２の側面（１５）に複数の熱伝導性および導電性の接触部（７）を有し、
前記第１の側面（２）の前記複数の接触部（７）に接続された前記端部端子は前記接続プレートを介して互いに導電的および熱伝導的に接続され、
前記第２の側面（１５）の前記複数の接触部（７）に接続された前記端部端子は前記接続プレートを介して互いに導電的および熱伝導的に接続され、
前記第１の側面（２）の前記複数の接触部（７）に接続された前記端部端子は前記接続プレートを介して前記第２の側面（１５）の前記複数の接触部（７）に接続された前記端部端子に導電的および熱伝導的に接続され、
前記接続プレートは、請求項１〜１４の何れか一項に記載の基板（１）として構成されることを特徴とする、バッテリ（２０）。
【国際調査報告】
2019537209.tif 000009
2019537209.tif 000010
2019537209.tif 000011
2019537209.tif 000012
2019537209.tif 000013
2019537209.tif 000014